KR20050040456A - Oxy nitride layer forming apparatus - Google Patents

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Abstract

옥시나이트라이드막 형성장치는 옥시나이트라이드막 처리공간을 제공하는 반응로와; 반응로 내·외부로 로딩·언로딩이 가능하게 설치되며 복수매의 웨이퍼를 다단 적층시키는 보트와; 반응로의 외측에 설치되어 반응로 내부를 소정의 온도 분위기를 제공하는 히터와; 반응로의 일측에 설치되어 반응로 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급계와; 가스공급계에 설치되어 반응로 내부로 공급되는 가스를 예열시키는 예열장치; 및 반응로의 일측에 설치되어 소정의 공정을 진행하면서 발생된 반응부산물을 배기시키는 가스배기계를 포함한다.An oxynitride film forming apparatus includes: a reactor for providing an oxynitride film processing space; A boat configured to be loaded and unloaded into and out of the reactor and to stack a plurality of wafers in multiple stages; A heater installed outside the reactor to provide a predetermined temperature atmosphere inside the reactor; A gas supply system installed at one side of the reactor to supply a reaction gas into the reactor; A preheater installed in the gas supply system for preheating the gas supplied into the reactor; And a gas exhaust machine installed at one side of the reactor to exhaust the reaction by-products generated while performing a predetermined process.

Description

옥시나이트라이드막 형성 장치{OXY NITRIDE LAYER FORMING APPARATUS}Oxynitride film forming apparatus {OXY NITRIDE LAYER FORMING APPARATUS}

본 발명은 옥시나이트라이드막 형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산화 공정시 주입되는 공정가스를 반응챔버 내부로 주입되기 전에 열분해시켜 공정에러가 발생하는 문제점을 해소시키도록 하는 옥시나이트라이드막 형성장치에 관한 것이다. The present invention relates to an oxynitride film forming apparatus, and more particularly, to form an oxynitride film to thermally decompose a process gas injected during an oxidation process before being injected into a reaction chamber to solve a problem in which a process error occurs. Relates to a device.

실리콘과 그 밖의 각종 실리콘 화합물을 사용하여 집적회로를 만드는 반도체의 제조공정에 있어서, 특히 실리콘 산화막(SiO2; 이하, 산화막으로 약하여 칭함)은 소자간의 분리를 위한 절연층, 에칭(etching)이나 이온주입 공정의 마스크(mask), 모스(MOS) 트랜지스터의 게이트 절연막, 기억소자의 터널 절연막, 및 다층배선간의 층간절연막 등의 용도로 다양하게 사용된다.In the process of manufacturing a semiconductor using silicon and various other silicon compounds to make an integrated circuit, in particular, a silicon oxide film (SiO 2 ; hereinafter referred to as an oxide film) is an insulating layer for etching between devices, etching or ions. It is used in various applications such as a mask in an implantation process, a gate insulating film of a MOS transistor, a tunnel insulating film of a storage element, and an interlayer insulating film between multilayer wirings.

이러한 산화막은 여러 가지 방법들로 형성할 수 있는데, 그 방법들을 살펴보면 다음과 같다.Such an oxide film can be formed by various methods. The methods are as follows.

첫째, 실리콘기판을 산소분위기의 고온(800℃~1200℃)에서 산화시키는 열산화법이 있다. 이 방법으로 얻어지는 산화막은 MOS 트랜지스터의 게이트절연막이나 기억소자의 터널절연막 등으로 사용된다.First, there is a thermal oxidation method in which a silicon substrate is oxidized at a high temperature (800 ° C. to 1200 ° C.) in an oxygen atmosphere. The oxide film obtained by this method is used as a gate insulating film of a MOS transistor, a tunnel insulating film of a memory element, or the like.

둘째, 상압 또는 감압의 화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 방법이 있다. 이 방법은 저항히터(resistance heater) 또는 플라즈마(plasma)를 가열원으로 이용하여 실리콘의 소스가스(source gas), 예컨대 실란(SiH4), 테오스(TEOS; Tetra-ehtylortho Silicate)), 디클로로실란(SiH2Cl2) 등을 비교적 저온(200℃~850℃)에서 분해시켜 옥시나이트라이드막을 형성하는 것으로, 다층배선의 층간절연막 및 엘디디(LDD; Lightly Doped Drain) 공정의 스페이서(spacer) 등으로 사용된다.Second, there is a chemical vapor deposition (CVD) method of atmospheric pressure or reduced pressure. This method uses a source of resistance heater or plasma as a heating source, such as source gas of silicon such as silane (SiH 4 ), Teos (Tetra-ehtylortho Silicate), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) is decomposed at a relatively low temperature (200 ° C. to 850 ° C.) to form an oxynitride film. An interlayer insulating film of a multilayer wiring and a spacer of an LDD (Lightly Doped Drain) process, etc. Used as

셋째, 액상의 스핀 온 글래스(SOG; Spin On Glass)를 스피너(spinner)로 실리콘 기판 상에 균일하게 도포한 후, 건조 및 어닐링(annealing) 공정을 거쳐 산화막을 형성하는 방법이 있다. 이 방법으로 얻어지는 산화막은 주로 평탄화공정을 위해 사용된다.Third, there is a method of uniformly applying liquid spin on glass (SOG) onto a silicon substrate with a spinner, and then forming an oxide film through a drying and annealing process. The oxide film obtained by this method is mainly used for the planarization process.

최근에 반도체 디바이스가 점점 더 고집적화, 고속화됨에 따라 상술한 3가지의 산화막 형성 방법중에서 특히, 트랜지스터의 게이트 절연막 및 기억소자의 터널산화막으로 사용되는 열산화막에 있어서 고품질화, 고신뢰성화 및 박막화가 필수 불가결의 요소로 되고 있다.In recent years, as semiconductor devices have been increasingly integrated and accelerated, high quality, high reliability, and thin film formation are indispensable among the three oxide film forming methods described above, particularly in thermal oxide films used as gate oxide films of transistors and tunnel oxide films of memory devices. It becomes an element.

현재 반도체 제조공정에 사용되는 열산화막의 형성방법을 세분해 보면, 건식산화(dry oxidation)법, 습식산화(wet oxidation)법, HCl 산화법 등의 3가지가 있고, 이러한 방법들을 통해 형성된 산화막들을 비교해 보면 다음과 같다. 먼저, 건식산화막은 막중에 수소결합을 함유하지 않으므로 핫 캐리어(hot carrier)에 대한 내성이 뛰어난 반면, 홀 트랩(hole trap)으로 작용하는 산소결함을 많이 함유하고 있어 TDDB(Time Dependent Dirlrctric Breakdown) 수명이 짧은 단점이 있다. 한편, 습식 및 HCl 산화막은 산소결함을 수소로 보완하여 홀 트랩은 감소하지만, 막중에 형성된 다수의 수소결합이 핫 캐리어의 주입에 의하여 쉽게 절단되므로서 댕글링 본드(dangling bond)가 발생하는 단점이 있다.In detail, there are three methods of forming a thermal oxide film used in a semiconductor manufacturing process, such as a dry oxidation method, a wet oxidation method, and an HCl oxidation method. If you look like this: First, dry oxide films do not contain hydrogen bonds, so they have excellent resistance to hot carriers, while they contain a lot of oxygen defects that act as hole traps. This has a short disadvantage. On the other hand, wet and HCl oxides compensate for oxygen defects with hydrogen to reduce hole traps. have.

상술한 단점들을 극복하기 위하여, 실리콘기판(Si)/ 산화막(SiO2)의 계면에 질소를 함유시켜 옥시나이트라이드막의 신뢰성 향상 및 불순물의 확산을 방지하는 산화법이 개발되었다. 이 산화법은 소정 두께의 건식산화막을 형성한 후, NH3나 N2O 또는 NO 등의 가스를 사용하여 RTP(Rapid Thermal Processing)장치 또는 전기로에서 열처리하거나, N2O를 전기로내에서 산소와 함께 반응시켜 열산화막의 형성과 동시에 Si/SiO2 계에 질소가 함유(이하 옥시나이트라이드막이라 칭함)되도록 하는 방법이다.In order to overcome the above disadvantages, an oxidation method has been developed in which nitrogen is contained at the interface of the silicon substrate (Si) / oxide film (SiO 2 ) to improve the reliability of the oxynitride film and prevent diffusion of impurities. This oxidation method forms a dry oxide film having a predetermined thickness, and then heats it in a rapid thermal processing (RTP) apparatus or an electric furnace using a gas such as NH 3 , N 2 O or NO, or N 2 O together with oxygen in an electric furnace. By reacting, a nitrogen oxide is contained (hereinafter referred to as oxynitride film) in the Si / SiO 2 system simultaneously with formation of a thermal oxide film.

이와 같은 옥시나이트라이드막 형성장치는 주로 복수매의 웨이퍼를 보트에 수납시켜 처리하는 배치타입의 반응로를 채용하여 사용한다. 이러한 배치타입의 경우 보통 반응가스가 반응로의 상측에서 공급되는 구조를 취하게 되는 데 이때, 상온의 반응가스가 고온의 분위기로 가열된 반응로의 내부로 공급됨에 따라 가스가 도입되는 초기 단계인 반응로의 상측에서 열분해 및 발열반응이 그 하측에 비하여 상대적으로 크게 일어나 반응로의 영역별로 반응가스 농도차가 발생하게 된다. 따라서, 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일한 옥시나이트라이드막을 형성시키기 어려운 문제점이 있다. Such an oxynitride film forming apparatus employs and employs a batch type reactor that mainly stores a plurality of wafers in a boat and processes them. In the case of such a batch type, a reaction gas is usually supplied from the upper side of the reactor, in which initial gas is introduced as the reaction gas at room temperature is supplied into the reactor heated to a high temperature atmosphere. Pyrolysis and exothermic reactions are relatively greater at the upper side of the reactor than the lower side, resulting in a difference in the concentration of the reaction gas for each region of the reactor. Therefore, there is a problem that it is difficult to form a uniform oxynitride film over the entire wafer.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 반응로의 내부로 반응가스가 공급되기 전에 미리 사전 예열과정을 거쳐 반응가스를 열분해 및 발열반응을 시켜서 균일한 옥시나이트라이드막 형성 조건을 이루도록 하는 옥시나이트라이드막 형성장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object of the present invention is to pre-heat the reaction gas in advance before the reaction gas is supplied to the inside of the reactor by the thermal decomposition and exothermic reaction of the reaction gas uniform oxy An oxynitride film forming apparatus for achieving a nitride film forming condition is provided.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1관점에 의하면, 옥시나이트라이드막 처리공간을 제공하는 반응로와; 상기 반응로 내·외부로 로딩·언로딩이 가능하게 설치되며 복수매의 웨이퍼를 다단 적층시키는 보트와; 상기 반응로의 외측에 설치되어 상기 반응로 내부를 소정의 온도 분위기를 제공하는 히터와; 상기 반응로의 일측에 설치되어 상기 반응로 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급계와; 상기 가스공급계측에 설치되어 상기 반응로 내부로 공급되는 가스를 예열시키는 예열장치; 및 상기 반응로의 일측에 설치되어 소정의 공정을 진행하면서 발생된 반응부산물을 배기시키는 가스배기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치가 제공된다. According to a first aspect of the present invention to achieve the above object, a reactor for providing an oxynitride film treatment space; A boat configured to be loaded and unloaded into and out of the reactor and to stack a plurality of wafers in multiple stages; A heater installed outside the reactor to provide a predetermined temperature atmosphere inside the reactor; A gas supply system installed at one side of the reactor to supply a reaction gas into the reactor; A preheater installed at the gas supply measurement to preheat the gas supplied into the reactor; And a gas exhaust system installed at one side of the reactor to exhaust the reaction by-products generated while performing a predetermined process.

상기 가스공급계는 산소가스가 공급되는 산소공급관과, 질소를 포함하는 산화성가스가 공급되는 질소계공급관이 마련되며; 상기 예열장치는 상기 질소계공급관에 설치된 것을 특징으로 한다. The gas supply system includes an oxygen supply pipe through which oxygen gas is supplied, and a nitrogen supply pipe through which oxidative gas including nitrogen is supplied; The preheater is characterized in that installed in the nitrogen-based supply pipe.

본 발명의 제 2관점에 의하면, 옥시나이트라이드막 처리공간을 제공하는 처리챔버와; 상기 처리챔버의 내부에 설치되며 그 상면에 옥시나이트라이드막 형성 공정이 실시될 웨이퍼가 안착되며 고온의 가열동작을 실시하는 서셉터와; 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 커버와; 상기 커버의 하측에 설치되며 그 내부에 소정의 반응가스를 수용하여 그 하방측으로 분사시키는 샤워헤드와; 상기 샤워헤드측으로 소정의 반응가스를 공급하는 가스공급계와; 상기 가스공급계측에 설치되어 상기 샤워헤드측으로 공급되는 반응가스를 예열시키는 예열장치; 및 상기 처리챔버의 일측에 설치되어 옥시나이트라이드막 형성공정을 실시하면서 발생된 반응부산물을 배기 시키는 가스배기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치가 제공된다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a process chamber for providing an oxynitride film processing space; A susceptor installed inside the processing chamber and on which a wafer on which an oxynitride film forming process is to be performed is mounted is mounted and performs a high temperature heating operation; A cover covering an upper side of the processing chamber; A shower head installed below the cover and configured to receive a predetermined reaction gas therein and to spray the reaction gas downward; A gas supply system supplying a predetermined reaction gas to the shower head; A preheating device installed at the gas supply measurement to preheat the reaction gas supplied to the shower head; And a gas exhaust system installed at one side of the processing chamber to exhaust the reaction by-products generated while performing the oxynitride film forming process.

상기 가스공급계는 산소가스가 공급되는 산소공급관과, 질소를 포함하는 산화성가스가 공급되는 질소계공급관이 마련되며; 상기 예열장치는 상기 질소계공급관에 설치된 것을 특징으로 한다. The gas supply system includes an oxygen supply pipe through which oxygen gas is supplied, and a nitrogen supply pipe through which oxidative gas including nitrogen is supplied; The preheater is characterized in that installed in the nitrogen-based supply pipe.

다음 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명에 의한 옥시나이트라이드막 형성장치의 구성 및 작용에 대해서 좀더 상세히 설명한다. Next, the structure and operation of the oxynitride film forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

(실시예1)Example 1

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 배치타입의 옥시나이트라이드막 형성장치의 구성을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 반응로(10), 히터(30), 보트(50), 엘리베이팅수단(70), 가스공급계(90), 가스배기계(110)로 구성된다. 1 is a view showing the configuration of a batch type oxynitride film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in the reactor 10, heater 30, boat 50, elevator Means 70, gas supply system 90, gas exhaust system 110.

상기 반응로(10)는 소정의 옥시나이트라이드막 형성공간을 제공하는 것으로서 수직방향으로 긴 원통형상으로 이루어져 있으며, 상기 반응로(10)의 외측에 반응로(10) 내부를 고온의 분위기를 조성시키는 히터(30)가 설치된다. The reactor 10 is formed to have a predetermined oxynitride film forming space is formed in a long cylindrical shape in the vertical direction, to create a high-temperature atmosphere inside the reactor 10 on the outside of the reactor (10) The heater 30 is installed.

상기 보트(50)는 그 상·하부지지판(51,53)이 마련되고 그 상·하부지지판(51,53)을 매개로 복수개의 지주(55)가 소정의 간격을 두고 배치된다. 이때, 상기 지주(55)에는 복수개의 슬롯(미도시)이 마련되어 옥시나이트라이드막을 형성시킬 복수개의 웨이퍼(W)가 다단으로 적층될 수 있도록 구성된다. The boat 50 is provided with upper and lower support plates 51 and 53, and a plurality of struts 55 are arranged at predetermined intervals through the upper and lower support plates 51 and 53. In this case, a plurality of slots (not shown) may be provided in the support 55 so that a plurality of wafers W to form an oxynitride film may be stacked in multiple stages.

또한, 상기 보트(50)는 보온통(57)에 수직으로 지지되고, 보온통(57)은 상기 엘리베이팅수단(70)에 의하여 지지되어 상기 엘리베이팅수단(70)의 상·하 구동에 따라 상기 보트(50)가 반응로(10)로 반출·입 될 수 있도록 설치된다. In addition, the boat 50 is vertically supported by the thermal insulation container 57, the thermal insulation container 57 is supported by the elevator means 70, the boat according to the up and down driving of the elevator means 70 50 is installed to be carried in and out of the reactor (10).

상기 가스공급계(90)는 웨이퍼(W)를 산화처리하기 위한 산소(O2)가스를 흘려보내는 산소가스공급관(91)과, 질소계 가스(예컨대, NO, N20, NO2)를 공급하는 질소계가스공급관(93)으로 구성된다. 이때, 상기 질소계가스공급관(93)은 상기의 가스를 각각 공급시키도록 복수개가 채용될 수 있다. 한편, 상기 질소계가스공급관(93)에는 반응로(10) 내부로 공급되기 전 질소계가스를 예열시키도록 예열장치(130)가 구비된다. 상기 예열장치(130)는 상온의 가스가 고온의 분위기를 형성하는 반응로(10)에 유입되어 급격히 열분해 및 발열반응을 일으키는 것을 방지하기 위하여 반응로(10)에 유입되기 전에 미리 열분해 및 발열반응을 일으켜 반응로(10) 내부의 불안정한 온도 분위기가 조성되는 것을 방지하기 위함이다.The gas supply system 90 includes an oxygen gas supply pipe 91 for flowing oxygen (O 2 ) gas for oxidizing the wafer (W) and a nitrogen gas (eg, NO, N 2 O, NO 2 ). It consists of the nitrogen-based gas supply pipe 93 to supply. In this case, a plurality of nitrogen-based gas supply pipe 93 may be employed to supply the gas, respectively. On the other hand, the nitrogen-based gas supply pipe 93 is provided with a preheater 130 to preheat the nitrogen-based gas before being supplied into the reactor (10). The preheater 130 is pyrolysis and exothermic reaction in advance before entering the reactor 10 in order to prevent the gas at room temperature flows into the reactor 10 to form a high temperature atmosphere to cause rapid decomposition and exothermic reactions This is to prevent the formation of an unstable temperature atmosphere inside the reactor (10).

다음, 상기 가스배기계(110)는 옥시나이트라이드막 형성 공정을 실시하면서 생성되는 반응물을 배기시킴과 아울러 반응로(10)내부를 진공분위기로 조성하도록 상기 반응로(10)의 하부측에 마련된 배기관(111)과, 소정의 배기펌핑력을 제공하는 진공펌프(113)로 구성된다. Next, the gas exhaust machine 110 exhausts the reactants generated during the oxynitride film forming process and also forms an exhaust pipe provided at the lower side of the reactor 10 to form the inside of the reactor 10 in a vacuum atmosphere. 111 and a vacuum pump 113 for providing a predetermined exhaust pumping force.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 옥시나이트라이드막 형성장치의 동작원리에 대해서 설명한다. The following describes the operation principle of the oxynitride film forming apparatus configured as described above.

먼저, 히터(30)를 동작시켜 반응로(10) 내부를 고온의 분위기로 조성한 후 다수의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(50)를 엘리베이팅수단(70)이 동작에 의해 반응로(10)내부로 반입한다. 그 후 상기 산소공급가스관(91)을 통하여 건조한 산소가스를 흘려보내면서 웨이퍼(W)를 고온으로 가열하여 산화처리를 실행하여 산화막을 형성한다. First, the heater 30 is operated to create the inside of the reactor 10 in a high temperature atmosphere, and then the elevator unit 70 operates the boat 50 on which the plurality of wafers W are loaded. I bring it in inside. Thereafter, while flowing dry oxygen gas through the oxygen supply gas pipe 91, the wafer W is heated to a high temperature to perform an oxidation treatment to form an oxide film.

다음에, 동일 반응로(10)내에서 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 유지한 채로 일단 반응로(10)내를 진공 배기한 후 다시 반응로(10)내에 질소를 포함하는 산화성 가스( NO, N20, NO2)를 흘려보내면서 산화막을 처리함으로써 옥시나이트라이드막으로 변환된다.Next, while evacuating the inside of the reactor 10 once while maintaining the wafer W at a predetermined temperature in the same reactor 10, the oxidizing gas (NO) containing nitrogen in the reactor 10 is again present. , N 2 O, NO 2 ) is converted into an oxynitride film by treating the oxide film.

이와 같이 질소계가스가 공급되는 동안 질소계가스공급관(93)에 마련된 예열장치(130)는 가스가 반응로(10)내부로 공급되기 전에 가열시켜 열분해 및 발열반응 과정을 거치도록 한다. 그리하여 반응로(10)내부에서 급격한 열분해 및 발열반응과정이 일어나 반응로(10)내부 특히 상측의 온도 불균일 분위기를 해소시킴으로써 균일한 막이 형성될 수 있도록 한다. As described above, the preheater 130 provided in the nitrogen-based gas supply pipe 93 while the nitrogen-based gas is supplied is heated before the gas is supplied into the reactor 10 to undergo a pyrolysis and exothermic reaction process. Thus, a rapid pyrolysis and exothermic reaction process occurs in the reactor 10 so that a uniform film can be formed by eliminating the temperature non-uniform atmosphere inside the reactor 10, especially the upper side.

(실시예2)Example 2

도 2는 본 발명의 다른 실시 예인 싱글방식의 옥시나이트라이드막 형성장치의 구성을 도시한 도면으로서 도면에 도시된 바와 같이 처리챔버(210), 서셉터(230), 뚜껑(250), 가스공급계(270), 가스배기계(290)로 구성된다. 2 is a view showing the configuration of a single type oxynitride film forming apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in the drawing, a processing chamber 210, a susceptor 230, a lid 250, and a gas supply are provided. System 270, the gas exhaust machine 290.

상기 처리챔버(210)는 소정의 옥시나이트라이드막 형성 공간을 제공하며, 상기 서셉터(230)는 상기 처리챔버(210)의 내부 바닥에 설치되며 그 상면에 처리될 웨이퍼(W)를 안착지지하여 고온의 분위기로 가열되도록 구성된다. The processing chamber 210 provides a predetermined oxynitride film formation space, and the susceptor 230 is installed on the inner bottom of the processing chamber 210 and supports the wafer W to be processed on the upper surface thereof. It is configured to be heated to a high temperature atmosphere.

상기 뚜껑(250)은 상기 처리챔버(210)의 상측에 설치되어 상기 처리챔버(210)를 커버하는 것으로서 그 저면에 상기 샤워헤드(260)가 설치된다. 상기 샤워헤드(260)는 그 내부로 소정의 반응가스(예컨대, 산소와, 일산화질소, 이산화질소 일산화이질소()군의 어느 하나의 가스)를 저장하여 그 하부로 분사시키도록 다수의 분사홀(261)이 마련된다.The lid 250 is installed above the processing chamber 210 to cover the processing chamber 210, and the shower head 260 is installed at a bottom thereof. The shower head 260 stores a plurality of reaction holes (eg, one of oxygen, nitrogen monoxide, and nitrogen dioxide dinitrogen monoxide) in a plurality of injection holes 261 therein. ) Is provided.

상기 가스공급계(270)는 상기 산소가스를 공급하는 산소가스공급관(271)과, 상기 일산화질소, 이산화질소 일산화이질소군의 어느 하나의 질소계 가스를 공급하는 질소계가스공급관(273)으로 구성된다. 이때, 상기 질소계가스공급관(273)에는 상기 처리챔버(210)의 내부로 가스가 공급되기 전에 미리 열처리과정을 거치도록 하는 예열장치(310)가 마련된다.The gas supply system 270 includes an oxygen gas supply pipe 271 for supplying the oxygen gas, and a nitrogen gas supply pipe 273 for supplying any one nitrogen gas of the nitrogen monoxide and nitrogen dioxide dinitrogen group. . At this time, the nitrogen-based gas supply pipe 273 is provided with a preheating device 310 to undergo a heat treatment process before the gas is supplied to the interior of the processing chamber 210.

상기 가스배기계(290)는 옥시나이트라이드막 형성 공정을 실시하면서 생성되는 반응물을 배기시킴과 아울러 반응로(210)내부를 진공분위기로 조성하도록 상기 반응로(210)의 하부측에 마련된 배기관(291)과, 소정의 배기 펌핑력을 제공하는 진공펌프(293)로 구성된다. The gas exhaust machine 290 exhausts the reactants generated during the oxynitride film forming process, and exhaust gas 291 provided at the lower side of the reactor 210 to form the inside of the reactor 210 in a vacuum atmosphere. ) And a vacuum pump 293 that provides a predetermined exhaust pumping force.

다음은 상술한 바와 같이 싱글방식의 옥시나이트라이드막 형성장치의 동작원리에 대해서 설명한다. Next, the operation principle of the oxynitride film forming apparatus of the single type as described above will be described.

먼저, 서셉터(230)위에 웨이퍼(W)를 안착시킨 후 서셉터(230)를 고온의 분위기로 가열한다. 그 후, 산소가스공급관(271)을 통하여 건조한 산소가스를 흘려보내면서 웨이퍼(W)를 고온으로 가열하여 산화처리를 실행하여 산화막을 형성한다. First, the wafer W is seated on the susceptor 230, and then the susceptor 230 is heated to a high temperature atmosphere. Thereafter, while drying oxygen gas flows through the oxygen gas supply pipe 271, the wafer W is heated to a high temperature to perform an oxidation treatment to form an oxide film.

다음에, 동일 처리챔버(210)내에서 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 유지한 채로 일단 처리챔버(210)내를 진공 배기한 후 다시 처리챔버(210)내에 질소를 포함하는 산화성 가스( NO, N20, NO2)를 질소계가스공급관(273)으로 흘려보내면서 산화막을 처리함으로써 옥시나이트라이드막으로 변환된다.Next, while vacuuming the inside of the processing chamber 210 once while maintaining the wafer W at a predetermined temperature in the same processing chamber 210, the oxidizing gas (NO) containing nitrogen in the processing chamber 210 again. , N 2 0, NO 2 ) is converted into an oxynitride film by treating the oxide film while flowing the nitrogen-based gas supply pipe 273.

이와 같이 질소계가스가 공급되는 동안 질소계가스공급관(273)에 마련된 예열장치(310)는 가스가 처리챔버(210) 내부로 공급되기 전에 가열시켜 열분해 및 발열반응 과정을 거치도록 한다. 그리하여 처리챔버(210)내부에서 급격한 열분해 및 발열반응과정이 일어나 처리챔버(210)내부 특히 상측의 온도 불균일 분위기를 해소시킴으로써 균일한 막이 형성될 수 있도록 한다. As described above, the preheater 310 provided in the nitrogen gas supply pipe 273 while the nitrogen gas is supplied is heated before the gas is supplied into the processing chamber 210 to undergo a pyrolysis and exothermic reaction process. Thus, a rapid thermal decomposition and exothermic reaction process occurs in the interior of the processing chamber 210, thereby eliminating a temperature non-uniform atmosphere inside the processing chamber 210 so that a uniform film can be formed.

상술한 바와 같이 본 발명은 옥시나이트라이드막 형성을 함에 있어서, 반응공간 내로 공급되는 반응가스(예컨대, 질소계가스)를 예열시켜 선 발열반응 및 열분해 과정을 거친 후 반응실 내부로 공급되도록 함으로써 반응실 내부의 온도 분위기를 균일하게 하여 균일한 옥시나이트라이드막을 형성시키도록 하는 이점이 있다. As described above, in the formation of the oxynitride film, the reaction is performed by preheating the reaction gas (for example, nitrogen-based gas) supplied into the reaction space so that the reaction gas is supplied to the inside of the reaction chamber after undergoing an exothermic reaction and pyrolysis. There is an advantage in that the temperature atmosphere inside the chamber is made uniform to form a uniform oxynitride film.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 배치타입의 옥시나이트라이드막 형성장치의 구성을 도시한 도면, 1 is a view showing the configuration of an arrangement type oxynitride film forming apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 배치타입의 옥시나이트라이드막 형성장치의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing the configuration of an arrangement type oxynitride film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 반응실 30 : 히터10: reaction chamber 30: heater

50 : 보트 70 : 엘리베이팅수단50: boat 70: elevator means

90,270 : 가스공급계 91,271 : 산소가스공급관90,270 Gas supply system 91,271 Oxygen gas supply pipe

93,273 : 질소계가스공급관 110,290 : 가스배기계93,273: nitrogen gas supply pipe 110,290: gas exhaust machine

230 : 서셉터 260 : 샤워헤드230: susceptor 260: shower head

Claims (4)

옥시나이트라이드막 처리공간을 제공하는 반응로;A reactor for providing an oxynitride film treatment space; 상기 반응로 내·외부로 로딩·언로딩이 가능하게 설치되며 복수매의 웨이퍼를 다단 적층시키는 보트;A boat configured to be loaded and unloaded into and out of the reactor and to stack a plurality of wafers in multiple stages; 상기 반응로의 외측에 설치되어 상기 반응로 내부를 소정의 온도 분위기를 제공하는 히터;A heater installed outside the reactor to provide a predetermined temperature atmosphere inside the reactor; 상기 반응로의 일측에 설치되어 상기 반응로 내부로 반응가스를 공급하는 가스공급계; A gas supply system installed at one side of the reactor to supply a reaction gas into the reactor; 상기 가스공급계에 설치되어 상기 반응로 내부로 공급되는 가스를 예열시키는 예열장치; 및A preheater installed in the gas supply system for preheating the gas supplied into the reactor; And 상기 반응로의 일측에 설치되어 소정의 공정을 진행하면서 발생된 반응부산물을 배기시키는 가스배기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치.And a gas exhaust machine installed at one side of the reactor to exhaust the reaction by-products generated while performing a predetermined process. 제 1항에 있어서, 상기 가스공급계는 산소가스가 공급되는 산소공급관과, 질소를 포함하는 산화성가스가 공급되는 질소계공급관이 마련되며; 상기 예열장치는 상기 질소계공급관에 설치된 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치.2. The gas supply system according to claim 1, wherein the gas supply system includes an oxygen supply pipe through which oxygen gas is supplied, and a nitrogen supply pipe through which oxidative gas including nitrogen is supplied; And the preheater is installed in the nitrogen-based supply pipe. 옥시나이트라이드막 처리공간을 제공하는 처리챔버; A processing chamber providing an oxynitride film processing space; 상기 처리챔버의 내부에 설치되며 그 상면에 옥시나이트라이드막 형성 공정이 실시될 웨이퍼를 안착시켜 고온의 발열동작을 실시하는 서셉터;A susceptor installed inside the processing chamber, and suspending the wafer on which the oxynitride film forming process is to be performed on the upper surface thereof to perform a high temperature heating operation; 상기 처리챔버의 상측을 커버하는 뚜껑;A lid covering an upper side of the processing chamber; 상기 커버의 하측에 설치되며 그 내부에 소정의 반응가스를 수용하여 그 하방측으로 분사시키는 샤워헤드;A shower head installed below the cover and configured to receive a predetermined reaction gas therein and to spray the reaction gas downward; 상기 샤워헤드측으로 소정의 반응가스를 공급하는 가스공급계;A gas supply system supplying a predetermined reaction gas to the shower head; 상기 가스공급관측에 설치되어 상기 샤워헤드측으로 공급되는 반응가스를 예열시키는 예열장치; 및A preheating device installed at the gas supply pipe side to preheat the reaction gas supplied to the shower head side; And 상기 처리챔버의 일측에 설치되어 옥시나이트라이드막 형성공정을 실시하면서 발생된 반응부산물을 배기 시키는 가스배기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치. And a gas exhaust machine installed at one side of the processing chamber to exhaust the reaction by-products generated while performing the oxynitride film forming process. 제3항에 있어서, 상기 가스공급계는 산소가스가 공급되는 산소공급관과, 질소를 포함하는 산화성가스가 공급되는 질소계공급관이 마련되며; 상기 예열장치는 상기 질소계공급관에 설치된 것을 특징으로 하는 옥시나이트라이드막 형성장치.4. The gas supply system according to claim 3, wherein the gas supply system includes an oxygen supply pipe through which oxygen gas is supplied, and a nitrogen supply pipe through which oxidative gas including nitrogen is supplied; And the preheater is installed in the nitrogen-based supply pipe.
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